| 每臺電動機器都裝有電線、連接器和精密電子設備，如電路板和傳感器。這些部件承受著來自恒定振動、物理張力緩沖、磨損和沖擊等多種應力。這些應力可能會損壞零件，如果沒有一定程度的保護，它們將無法使用。零件也會暴露在濕潤、潮濕和環境污染物中，這些污染物會影響其有效運行。
為了保護元件免受損壞，許多制造商正在轉向低壓成型(LPM)工藝，也稱為熱熔成型工藝，這種工藝將注塑成型的速度和簡單性，與鑄件的強度和耐久性進行了結合。它被應用于密封組件，能夠減輕使用過程中的應力和張力，并可將敏感的電氣或光纖組件進行完全灌封和封裝。
在注塑成型中，熱塑性材料在高溫下熔化，然后在非常高的壓力下被壓入金屬模具中，直到材料冷卻并硬化。注塑成型通常用于制造大量的獨立部件。熱塑性塑料可以圍繞結合到模具中的任何組件成型，而且不粘附到組件上或形成永久性粘合。
使用粘合劑技術，LPM與零部件形成永久性粘合。在LPM中，顆粒形式的熱熔聚酰胺粘合劑被加熱至180-240℃的溫度。這些粘合劑沒有真正的熔點;相反，它們具有相對寬的軟化和玻璃化轉變范圍。一旦充分軟化，粘合劑的粘度就會徘徊在3,000厘泊左右，材料就可以注入了。制造商將待密封的部件放入專門設計的模具中，并將模制材料注入模腔中，從而封閉并粘接到部件上。聚酰胺LPM的注射壓力范圍僅為25至500psi，遠低于注射成型所需的1,500至15,000psi壓力。這使得該工藝足夠溫和，適用于最脆弱的部件。
圖1.熱熔聚酰胺粘合劑以顆粒形式提供。
LPM模塑材料在室溫模具內快速冷卻10到50秒。在冷卻過程中就建立了粘合劑與基材的連接。新封裝和粘合的部件可以從模具中取出并立即使用。
LPM材料和設備
LPM熱熔粘合劑是單組分、無溶劑的聚酰胺，在室溫下是固體。源自可再生資源(如大豆、油菜籽和向日葵)的天然脂肪酸原料，它們是綠色和可持續的。由于廢料可以重新熔化和重復使用，因此LPM工藝可以減少浪費。
LPM粘合劑具有UL 94-V0安全等級，具有自熄性，在成型過程中不會排放或釋放有毒煙霧。它們無毒且可回收，不含金屬填料，可作為熱絕緣體和電絕緣體。
聚酰胺比其他熱熔體系更硬、更堅韌，具有與塑料相似的性能特征。LPM熱熔膠不是形成將兩個基板粘合在一起的薄膜，而是形成粘合劑，整個組件被封裝，成為元件三維形狀的一部分，并形成防水、耐化學品的密封。由于所有這些優點，LPM熱熔膠可用于完全替代熱塑性外殼。
圖2.LPM熱熔膠形成粘合劑，將整個組件進行封裝，成為組件三維形狀的一部分，形成防水、耐化學腐蝕的密封。
聚酰胺熱熔膠具有其他優點。許多材料是抗紫外線的，改善了戶外應用的性能，例如太陽能設備。它們具有出色的熱循環性能和耐溫性，可在極冷(-40℃)和高溫(150℃)下有效運行。配方具有不同程度的硬度、耐磨性和抗沖擊性，以及通透度和光學透明度。這些材料對PVC和其他難以粘合的材料具有良好的附著力。它們可以進行標簽和標記疊印，并且可以接受壓敏標簽的應用。
自動化成型機每年可生產2萬至100萬個零件。設備的價格范圍從手動系統的2萬美元到大型自動化系統的10萬美元。系統操作如下：首先，熱熔顆粒在罐中軟化;第二，齒輪泵產生的壓力迫使熔化的材料通過加熱的軟管和注射頭進入鋁模腔;第三，材料在腔體內冷卻和硬化;第四，分離模具組以釋放模制部件。
圖3.聚酰胺熱熔膠具有出色的熱循環性能和耐溫性。
雖然熱熔成型的材料成本往往高于注塑成型材料，但其他節省可以彌補材料成本。用于注射成型的分配設備和相關的模具組(通常由鋼制成)，比用于熱熔模塑的設備和模具組(通常由鋁制成)昂貴得多。由于鋁具有優異的散熱性能，因此LPM循環時間極短。加工壓力低得多，熱熔模塑部件可在短短10秒內脫模。由于沒有化學固化過程，在室溫下發生凝固，從而可以節約能源并消除模塑后的熱變形。
設計注意事項
模具不是現成的零件;相反，它們是定制設計和原型設計，因此模塑組件可以達到所需的精確形狀。有關模具設計的幫助，制造商應在成型過程中求助于他們的設備合作伙伴。
LPM的模具組件與注塑模具類似，被用于簡易地噴射部件，并允許空氣和熱量逸出。通常由鋁而不是鋼制成，每個模具在模具的上半部分的最高點處具有通氣孔。為了實現最快的加工速度，模具具有釋放點，通過機械方式或操作員幫助，可以輕松彈出模制零件。當釋放點位于連接器等堅固部件上而不是主要由模制材料制成的區域時，彈射最容易。
成功的熱熔成型需要將部件完全封裝在LPM材料中，使其不易受潮濕和環境污染。部件應在模具中居中以便于封裝，并在冷卻過程中和之后使彎曲最小化。對于必須允許電纜彎曲的墊圈等部件，工程師應專門為部件設計模具，以使彎曲遠離密封區域。
典型應用
LPM可以替代其他裝配方法，以加速處理并提高最終產品的可靠性。雖然LPM不是所有封裝挑戰的答案，但它對于易碎連接器(如焊接或壓接接頭和電路板)尤其有效。
對于灌封連接器和開關，LPM材料可包覆連接器和整個電纜。熱熔膠可保護連接器的觸點免受水、油和其他污染物的影響，減輕電纜的張力和應力，提高產品的美觀性。LPM比使用熱縮管或注塑成型密封更可靠，因為成型材料能夠與連接器或開關形成持久的粘合。
圖4.施加用于張力緩沖的熱熔聚酰胺材料之前(左)和之后(右)的連接器情況。
控制系統和傳感器可以使用LPM直接包覆成型，而不會損壞敏感的電子元件。在單個處理步驟中，LPM可以取代必須進行封裝以保護設備的外殼(housing)、殼體(casing)和接線盒。
由LPM熱熔膠制成的襯套和墊圈通常用于電纜束中，以取代將電線固定到位并提供應力消除的橡膠襯套。LPM襯套為電纜提供了一個電線夾，可以簡單快速地定位在非常復雜的電纜線束上。LPM襯套不是像橡膠襯套那樣被拉到復雜的電纜束上，而是在目標位置就地制造，熱熔粘附在電纜上。粘合劑和電纜之間的連接是不透水的。
圖5.由LPM熱熔膠制成的襯套和墊圈可以替代由橡膠制成的類似零件。
LPM材料還適用于各種戶外應用的天線、電池和線圈的環境保護。包覆成型可保護這些金屬部件免受天氣、濕氣和環境污染。 |
